某地鐵車站基坑監測結果分析

胡雷鳴

(上海巖土工程勘察設計研究院有限公司，上海 200433)

0 引言

基坑監測是唯一的、有效監護方法，利用監測所獲得的信息隨時掌握基坑結構、周邊環境變化程度和發展趨勢，及時對異常情況采取對策，防止事故發生［1］。

本文選取了某特殊地鐵車站基坑作為實例，基坑為南北走向，凈寬27 m，長約70 m，開挖深度約10 m，基坑東西兩側均做放坡處理，放坡高度約7.5 m。圍護結構采用直徑1.2 m鉆孔灌注樁，樁深約35 m，樁底入巖，坑外設置寬5.8 m重力式擋墻，支撐采用較為少見的直徑800 mm、壁厚16 mm的雙拼鋼支撐(與冠梁錨固)，因特殊原因只設置了首道鋼支撐，坑內滿堂高壓旋噴加固。基坑東側邊坡布有一根直徑1.4 m原水管，基坑周邊無其他管線及建筑。

分析監測數據表明，本基坑東西側冠梁頂呈統一向西側位移趨勢，最大位移量接近20 mm，采用旋噴加固及灌注樁結構有效控制了圍護樁深層水平位移，錨固型鋼支撐撓曲量達40 mm，支撐軸向受力較大，橫向彎矩較小。

1 地質條件及工程概況

根據地質勘查資料顯示，場地勘探深度以內可分為①，③，⑥，⑧，⑨等5個大層，細劃為14個亞層。地層自上而下依次為:①1層雜填土、①2層素填土、②2層砂質粉土、④2層淤泥質粘土、④3層淤泥質粘土、⑥1層淤泥質粘土、⑥2層淤泥質粉質粘土、⑧1層淤泥質粉質粘土、⑧2層粉質粘土、⑧3層含粘性土砂質粉土、⑨層含泥角礫、⑩2層強風化凝灰質砂巖、⑩3層中風化凝灰質砂巖。

本基坑坑內及坑外土體前期受擾動較大，根據勘察單位提供的基坑東西兩側土體的靜力觸探曲線以及分層土體的物理力學指標的變化差異，基坑西側坑外擾動土體與未擾動土體分界面位于⑥1層中部以上，基坑東側坑外擾動土體與未擾動土體分界面位于⑥1層中部以上，距卸載后現狀地面絕對標高12 m左右。

場區地表水主要為基坑東側的建設河，暴雨時河水位迅速上升。擬建場地淺層地下水屬孔隙性潛水，主要賦存于表層填土及②2層粉土中，由大氣降水和地表徑流補給，地下水位隨河水位變化。

2 基坑主要監測內容及結果分析

2.1 水平位移監測

2.1.1 水平位移監測方法

受現場條件限制，為盡可能方便地觀測邊坡及冠梁頂水平位移，減少多次設站帶來的系統誤差，將基準點設于西側距離基坑約50 m的邊坡坡頂，并在基準點以西、以北兩側約120 m處分別設置穩定的東西、南北向后視點，以分別校正基準點坐標變化。

采用獨立自由坐標系，為方便計算，同時考慮到基準點A與東西向后視點B的連線垂直于基坑，故每次監測時首先設定AB方向的坐標方位角為0°，由此測得B點坐標以及南北向后視點C的坐標，根據以上兩個穩定后視點的坐標變化來校正設站點A的坐標。根據已校正后的基準點坐標，后視B點定向(后視點B點坐標始終不變)，采用極坐標的方法，測得各個位移測點的位移量。

2.1.2 水平位移監測布置與結果分析

由于基坑西側放坡較緩，而東側放坡較陡，水土壓力相對較大，在東側邊坡及東西兩側基坑冠梁頂設置水平位移監測點，如圖1所示。

圖1 水平位移監測點布置示意圖

實測基坑開挖至底板澆筑完成，基準點A的位移量達13 mm，方向向東(坑內);東、西側冠梁頂累計最大位移量分別達13 mm(W1測點)、19 mm(W3測點)，東側一級、二級邊坡最大位移量分別達45.7 mm(Y6測點)、41.5 mm(Y10測點)，位移方向均為向西。

分析監測數據及現場工況不難發現，基坑東、西兩側水土壓力差導致基坑冠梁統一向西側位移，東側邊坡放坡較陡，位移比西側較大。

2.2 深層水平位移監測

限于篇幅，本文只討論圍護結構深層水平位移變化情況。在東西側灌注樁內均勻布設測斜孔，測點位置與圖1中冠梁頂位移測點一致。計算中采用測斜孔口為起算點，由上至下計算位移量，孔口位移數據采用3.1中冠梁頂位移量。實測基坑開挖至底板澆筑完成5個月時間內，西側圍護樁累計最大位移量達20.4 mm(W7位置處)，東側圍護樁累計最大位移量達20.0 mm(W4位置處)，位移變化曲線分別如圖2a)和圖2b)所示(位移為正表示向坑內位移，反之為向坑外位移)。

分析位移曲線可以看出，由于只設置首道鋼支撐，樁體位移較為明顯，位移影響深度較大。實際開挖施工中，由于基坑暴露時間較久，由此時空效應影響也導致了位移量的進一步增大。

圖2 W7與W4位置處圍護樁深層水平位移歷時變化曲線圖

2.3 支撐應力監測

本工程中采用左右間距1.3 m、直徑800 mm的雙拼鋼支撐與冠梁錨固的支護方式，每對鋼支撐間距3.5 m。為測得支撐應力變化，每對鋼支撐選取其中一根安置鋼弦式表面應變計，同時監測鋼支撐上、下表皮的軸向與橫向應力，布設與支撐東西端頭距冠梁約50 cm位置處。實測開挖過程中鋼支撐軸向應力最大值達80 MPa左右，橫向應力最大值在20 MPa左右，已超過本基坑變形控制標準，最大值測點位于基坑中部附近。

2.4 支撐撓曲監測

本基坑凈寬達27 m，支撐端頭與冠梁錨固，因此支撐撓曲為重點監測項目。為精確測定支撐撓曲量，在支撐中部鋼支撐連接端頭處布設反射片，采用TCA1800全站儀以及三角高程測量方法。

實測支撐撓曲最大值為+40 mm，超出報警值(30 mm)，發生在基坑中部偏南側約8 m位置處NQ8測點。該測點處坑內設有積水井，開挖深度略深，基坑暴露時間相對較長。

結合現場施工工況可以看出，在基坑開挖過程中，支撐撓曲量持續增加，在5月20日～7月10日這段時間內，由于基坑持續下挖至坑底標高，撓曲變化速率最大，在7月份底板澆筑完成后，變化速率較為平穩。

3 結語

1)本基坑采用東西側放坡處理，對于基坑冠梁頂及邊坡坡頂水平位移監測尤為重要，實測冠梁頂最大水平位移量接近20 mm。在場地條件不佳，施工影響范圍較廣的基坑周邊布設位移基準點，需適時校正基準點坐標，防止系統性偏差。2)本基坑采用灌注樁圍護結構，坑內滿堂高壓旋噴加固，坑外設立重力式擋墻，只設置首道鋼支撐，開挖深度10 m，樁體深層水平位移量在20 mm左右，滿足基坑變形控制標準。3)對于超寬基坑，錨固型鋼支撐撓曲變形量較為明顯，本基坑雖然將雙拼支撐與冠梁和重力式擋墻的壓頂板一起整澆施工，以控制變形，但實測數據顯示，支撐撓曲變形量仍然超出變形控制值。

［1］GB 50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范［S］.

［2］DG/T J08-2001-2006，基坑工程施工監測規程［S］.

［3］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1998.